Introduktion:

Den elektroniske næse er en enhed, der registrerer lugten mere effektivt end den menneskelige lugtesans. En elektronisk næse består af en mekanisme til kemisk påvisning. Den elektroniske næse er en intelligent sensorenhed, der bruger en række gassensorer, der overlapper selektivt sammen med en mønsterreorganiseringskomponent. Nu om dagen har de elektroniske næser leveret eksterne fordele til en række kommercielle industrier, landbrug, biomedicin, kosmetik, miljø, mad, vand og forskellige videnskabelige forskningsområder. Den elektroniske næse registrerer den farlige eller giftige gas, som ikke er mulig for menneskelige sniffere.

Elektronisk næse

Lugterne er sammensat af molekyler, som har en bestemt størrelse og form. Hvert af disse molekyler har en tilsvarende størrelse og formet receptor i den menneskelige næse. Når en specifik receptor modtager et molekyle, sender det et signal til hjernen, og hjernen identificerer den lugt, der er forbundet med det bestemte molekyle. De elektroniske næser fungerer på samme måde som mennesker. Den elektroniske næse bruger sensorer som receptoren. Når en bestemt sensor modtager molekylerne, sender den signalet til et program til behandling snarere end til hjernen.

Princip for elektronisk næse:

Den elektroniske næse blev udviklet for at efterligne menneskelig lugt, hvis funktioner ikke er separate mekanismer, dvs. lugt eller smag opfattes som et globalt fingeraftryk. I det væsentlige består instrumentet af sensorarray, mønsterreorganiseringsmoduler og headspace-sampling for at generere signalmønster, der bruges til at karakterisere lugte. Den elektroniske næse består af tre hoveddele, der detekterer system, computersystem, prøveudleveringssystem.

Elektronisk næseblokdiagram

Prøveleveringssystemet: Prøveudleveringssystemet muliggør dannelse af hovedrum af prøve eller flygtige forbindelser, som er en analyseret fraktion. Systemet sender derefter dette hovedrum ind i detekteringssystemet i den elektroniske næse.

Registreringssystemet: Registreringssystemet, der består af en gruppe sensorer, er den reaktive del af instrumentet. Når de er i kontakt med flygtige forbindelser på det tidspunkt, reagerer sensorerne og forårsager ændringer i elektriske egenskaber.

Computersystemet: I de fleste elektroniske næser er hver sensor følsom over for alle molekyler på deres specifikke måde. Imidlertid anvendes receptorproteiner, som reagerer på specifikke lugtmolekyler, i bioelektriske næser. De fleste elektroniske næser bruger sensorarrays, der reagerer på flygtige forbindelser. Når sensorerne registrerer en eller anden lugt, registreres der et specifikt svar, der signal transmitteres til den digitale værdi.

De mere almindeligt anvendte sensorer i elektronisk næse

Metaloxid halvleder (MOSFET)

Ledende polymerer

Mikrobalance i kvartskrystal

Piezoelektriske sensorer

Metaloxidsensorer

Metaloxid halvleder sensor:

Dette bruges til skifte eller forstærke elektroniske signaler. Arbejdsprincippet for MOSFET er, at molekyler, der kommer ind i sensorområdet, vil blive ladet positivt eller negativt, hvilket har direkte effekt på det elektriske felt inde i MOSFET.

Metaloxidsensorer: (MOS)

“børsteløs esc med børstet motor ”

Denne sensor er baseret på adsorption af gasmolekyler for at fremkalde ændring i ledningsevne. Denne ledningsevneændring er målingen for mængden af adsorberede flygtige organiske forbindelser.

Piezoelektriske sensorer:

Adsorptionen af gas på overfladen af polymeren fører til ændring i masse på sensoroverfladen. Dette er igen producere en ændring i krystalets resonansfrekvens.

Kvarts krystal mikrobalance:

Dette er en måde at måle masse pr. Arealeenhed ved at måle ændringen i frekvens af krystalresonator. Dette kan gemmes i en database.

Ledende polymerer:

Ledende polymergassensorer fungerer baseret på ændret elektrisk modstand forårsaget af adsorption af gasser på sensoroverfladen.

Dataanalyse for elektronisk næse:

Det digitale output, der genereres af elektroniske næsesensorer, skal analyseres og fortolkes for at give det. Der er tre hovedtyper af kommercielt tilgængelige teknikker.

Grafisk analyse
Multivariat dataanalyse
Netværksanalyse

Dataanalyse til elektronisk næse

Valget af anvendt metode afhænger af tilgængelige inputdata fra sensorer.

Den enkleste form for datareduktion er en grafisk analyse, der er nyttig til sammenligning af prøver eller sammenligning af lugtidentifikationselementer fra ukendte analytikere i forhold til kendte kilder i referencebiblioteker.

“hvordan man laver solkomfur ”

Den multivariate dataanalyse genererer et sæt teknikker til analyse af data, der er trænet eller utrænet teknik. De utrænede teknikker anvendes, når en database med kendte prøver ikke tidligere er blevet bygget. Den enkleste og mest anvendte utrænede MDA-teknik er en principiel komponentanalyse. Den elektroniske MDA-næseanalyse er meget nyttig, når sensorer har delvis dækningsfølsomhed over for individuelle forbindelser, der findes i en prøveblander. PCA er en meget nyttig, når ingen kendt prøve er tilgængelig.

Det neurale netværk er de bedst kendte og mest afledte analyseteknikker, der anvendes i statistiske softwarepakker til kommercielt tilgængelig elektronisk næse.

Eksempler på elektronisk næsesystem til påvisning af frugtluft:

Elektronisk næsesystem

Det foreslåede elektroniske næsesystem blev testet med lugten af tre frugter, nemlig leman, banan, litchi. Lugterne blev fremstillet ved at placere en prøve af frugter i bryderne forseglet med et låg. 8051 var sat i test- eller træningstilstand. Hvis systemet er i træningstilstand, vises sensorværdien på LCD'et. Hvis systemet er i testtilstand, vises klassificeringsresultatet for målfrugten på LCD'et. Sensorarrayet får gassen gennem Valve1, som normalt er lukket. Vakuumpumpen er tændt i 20 sekunder for at pumpe gassen ud af sensorarrayet.

Opsætning af gastest til det foreslåede E-næsesystem

Værdien 1 blev lukket, og sensormodstanden fik 60 sekunder for at nå en tilstand af undersøgelsestilstand. Klassificeringsresultatet for sensorernes karakteristiske værdi blev vist på LCD'et. Sensorarraykammeret blev frakoblet frugtprøvebryderen, og ventilen 1 blev åbnet for at dreje frisk luft, ventilen 2 blev åbnet, så lugten blev pumpet ud. Kammeret blev luftet ud med frisk luft i to minutter.

Anvendelse af elektronisk næse:

Medicinsk diagnostik og sundhedsovervågning
Miljøovervågning
Anvendelse i fødevareindustrien
Påvisning af eksplosiv
Rumapplikationer (NASA)
Forsknings- og udviklingsindustrier
Laboratorier for kvalitetskontrol
Proces- og produktionsafdelingen
Påvisning af lugte af stoffer
Påvisning af skadelige bakterier

Jeg håber, at du nu har fået en idé om, hvordan elektronisk næse fungerer. hvis der er spørgsmål til dette koncept eller om elektriske og elektronisk projekt vær venlig at efterlade kommentarfeltet nedenfor.

Fotokredit: